Il Premio Nobel per la Chimica [update 2023]

Tutto è iniziato con lui: Alfred Nobel

Alfred Nobel fu l’ideatore dell’idea di assegnare premi per risultati eccezionali. Era un inventore, imprenditore, scienziato e uomo d’affari. Ha scritto anche poesie e opere teatrali. È impossibile descrivere in poche frasi la vita estremamente ricca e colorata di questo ingegnere svedese. Nel 1862, il futuro fondatore del Premio Nobel aprì una fabbrica che produceva la nitroglicerina, esplosiva e altamente instabile. Una delle esplosioni incontrollate nella fabbrica ha provocato la morte di suo fratello. Dopo aver costruito un detonatore, divenne famoso come inventore e allo stesso tempo aumentò la sua fortuna come produttore di esplosivi. È il più famoso per aver inventato la dinamite nel 1867. Le sue numerose invenzioni includono primer, gelatina esplosiva e balistite. In totale, dobbiamo a Nobel più di 350 brevetti in diversi paesi. I suoi molteplici interessi si rispecchiarono e divennero la base per il premio che istituì e di cui gettò le basi nel 1895. Fu allora che redasse il suo ultimo testamento, in cui lasciò gran parte del suo vasto patrimonio per fondare il premio. Il premio a lui intitolato viene assegnato per risultati eccezionali, poiché lui stesso ha dato un contributo considerevole al progresso dell’umanità. Possiamo solo fare ipotesi sul motivo per cui ha deciso di dedicare la sua fortuna alla scoperta e al mondo della scienza. Come persona, Alfred Nobel era un uomo di poche parole. È probabile che non abbia mai confidato a nessuno il motivo della sua decisione nei mesi precedenti la sua morte. Oggi si presume che sia stato influenzato da un certo incidente del 1888, che potrebbe aver suscitato una serie di riflessioni e culminato con la fondazione del Premio Nobel. Nel 1888, il fratello di Alfred, Ludvig, morì a Cannes, in Francia. I giornali riferirono della morte di Ludvig ma lo confusero con Alfred, stampando il titolo "Il mercante di morte è morto".

Chi fu il primo premio Nobel per la chimica?

I vincitori ricevettero il premio Nobel per la prima volta nel 1901, quattro anni dopo la morte di Alfred Nobel. Il Nobel per la Chimica è andato a Jacobus van ‘t Hoff. Fu il fondatore della moderna chimica fisica. Il Comitato per il Nobel giustificò così la scelta di van ‘t Hoff: "in riconoscimento dello straordinario contributo dato alla scoperta delle leggi della dinamica chimica e della pressione osmotica nelle soluzioni". Questo chimico olandese ha avuto un notevole impatto sullo sviluppo della chimica e le teorie da lui proposte continuano ad essere utilizzate ancora oggi. Nel 1874 spiegò il fenomeno dell’attività ottica assumendo che i legami chimici tra il carbonio e gli atomi adiacenti puntino verso gli angoli di un tetraedro regolare. È interessante notare che non ha ricevuto il Premio Nobel per la Chimica per questa proposta rivoluzionaria. A 22 anni pubblicò le sue idee rivoluzionarie, che portarono i chimici a percepire le molecole come oggetti con una struttura specifica e forme tridimensionali. Ha anche introdotto il moderno concetto di affinità chimica. Ha dimostrato la somiglianza tra il comportamento delle soluzioni diluite e dei gas. Jacobus van ‘t Hoff lavorò anche alla teoria della dissociazione degli elettroliti, introdotta da Svante Arrhenius nel 1889. Attraverso i suoi studi, van ‘t Hoff fornì una fondatezza fisica per l’equazione di Arrhenius.

Marie Skłodowska-Curie

Tra i vincitori del Premio Nobel per la chimica c’è Marie Skłodowska-Curie. È diventata vincitrice di questo prestigioso premio due volte. La seconda volta lo ha ricevuto insieme al marito, nel campo della fisica per ricerche sulla radioattività. I suoi straordinari risultati scientifici e il rispetto conquistato in un periodo in cui la maggior parte delle università non ammetteva nemmeno le donne e lei stessa doveva lottare per il posto che le spettava nel mondo della scienza, suscitano grande ammirazione. Nel 1911 Marie Skłodowska-Curie ricevette il Premio Nobel per la Chimica, questa volta individualmente. Il Comitato per il Nobel ha deciso di onorarla per la scoperta di due elementi radioattivi: il radio e il polonio. Dopo questa scoperta, Marie continuò la ricerca sulle loro proprietà. Nel 1910 riuscì a produrre radio puro. In questo modo ha dimostrato al di là di ogni dubbio che il nuovo elemento esisteva. Nel corso delle sue ulteriori ricerche documentò anche le proprietà che caratterizzavano gli elementi radioattivi e i loro composti. Grazie al lavoro del vincitore polacco del Premio Nobel, i composti radioattivi sono diventati un’importante fonte di radiazioni sia negli esperimenti scientifici che in medicina, dove vengono utilizzati per curare il cancro. Per tutta la sua vita, Marie mantenne i suoi legami con la Polonia. I vincitori polacchi delle borse di studio lavoreranno presso l’Istituto Radium, fondato su sua iniziativa a Parigi. Lei stessa terrà conferenze in Polonia e pubblicherà numerosi articoli in cui presentava gli effetti dei suoi esperimenti su riviste scientifiche polacche. Marie Skłodowska-Curie è la prima donna polacca e del mondo intero a vincere questo prestigioso premio, e si spera non l’ultima.

Punti salienti delle scoperte premiate con il Premio Nobel per la Chimica negli ultimi anni

Nella selezione dei vincitori del Premio Nobel, il Comitato Nobel segue il criterio di riconoscere soprattutto le scoperte che sono rivoluzionarie per l’umanità, che ampliano il livello delle conoscenze attuali in un determinato campo. Il premio viene assegnato meno spesso per invenzioni specifiche. Bisogna però ricordare che le teorie rivoluzionarie sono spesso seguite da numerosi brevetti che cambiano la nostra vita quotidiana. Nel 2015, i premi Nobel per la chimica sono stati Tomas Lindahl, Paul Modrich e Aziz Sancar. Hanno ricevuto questa distinzione per studi meccanicistici sulla riparazione del DNA. La ricerca da loro condotta ha spiegato a livello molecolare come le cellule siano in grado di riparare il DNA danneggiato e quindi come siano in grado di proteggere le informazioni genetiche. I vincitori del Premio Nobel per la Chimica hanno così contribuito a esplorare i meccanismi di sviluppo del cancro. Ciò indica che i tumori sono l’effetto di disturbi nei processi di riparazione. Tali danni si verificano continuamente nel nostro corpo. Molto spesso è causata da agenti come i radicali liberi o le radiazioni. La ricerca condotta da questi tre scienziati ha fornito le basi per comprendere il meccanismo dell’evoluzione del mondo animato. I loro risultati vengono applicati nello sviluppo di moderni trattamenti contro il cancro. Roger D. Kornberg dagli Stati Uniti ha ricevuto il Premio Nobel per la Chimica nel 2006 per la ricerca sul meccanismo molecolare della trascrizione nelle cellule eucariotiche. Il suo lavoro scientifico copre le questioni relative alla copia del materiale genetico, che è immagazzinato nel DNA cellulare. Affinché il materiale genetico funzioni è necessario “copiarlo”, ovvero trascriverlo dal DNA all’RNA e successivamente alle proteine. Il Premio Nobel ha dimostrato che si tratta di un processo fondamentale per la vita di tutte le cellule. Inoltre, ha sviluppato un modello che ne spiegava il funzionamento. Anche questa ricerca ha contribuito al progresso della medicina. Facilita notevolmente il lavoro sul trattamento di molte malattie e disturbi genetici. Tali disturbi non solo creano un pericoloso potenziale per lo sviluppo di tumori ma anche di malattie cardiache e varie condizioni infiammatorie. Nel 2011 il Premio Nobel per la Chimica è stato assegnato per una scoperta eccezionalmente unica nel mondo della scienza. Daniel Shechtman, nato in Israele, ha scoperto i cosiddetti quasicristalli, strutture chimiche che assomigliano a un mosaico nella loro struttura. Questo evento è stato particolarmente innovativo perché in precedenza l’esistenza di queste strutture era ritenuta impossibile. I quasicristalli hanno la forma speciale di un solido, dove gli atomi si dispongono in una struttura apparentemente regolare ma non ripetitiva. Pertanto, è impossibile identificare le loro cellule primitive. Shechtman scoprì i quasicristalli nel 1982. All’epoca il mondo scientifico vedeva questa scoperta con grande scetticismo. Per diversi mesi Shechtman tentò senza successo di convincere i suoi colleghi che aveva ragione. Alla fine, gli è stato chiesto di lasciare il gruppo di ricerca. Fu solo nel 1987 che gli scienziati francesi e giapponesi confermarono la scoperta di Shechtman di cinque anni prima.

Il Premio Nobel per la Chimica nel 2023

L’anno 2023 ci ha portato buone notizie dal mondo della scienza! Un team di tre scienziati – Moungi G. Bawendi del Massachusetts Institute of Technology, Louis E. Brus della Columbia University e Alexei I. Ekimov della Nanocrystals Technology Inc., hanno ricevuto il Premio Nobel per la chimica . Il premio è stato assegnato per la " scoperta e sintesi dei punti quantici ". Gli scienziati hanno contribuito allo sviluppo della meccanica quantistica sviluppando nanoparticelle dal potenziale estremamente enorme. I punti quantici sono nanoparticelle con dimensioni comprese tra poche e diverse decine di nanometri e proprietà fisiche e chimiche uniche. Appartengono al gruppo dei nanocristalli semiconduttori e le loro dimensioni li qualificano per le applicazioni nanotecnologiche. Il loro effetto principale si basa sull’assorbimento e sull’emissione di radiazioni. Nel 1981, i punti quantici furono sintetizzati per la prima volta in una matrice di vetro dal vincitore di quest’anno, Alexei Ekimov. Due anni dopo, la stessa struttura fu ottenuta in una sospensione colloidale da un altro degli scienziati premiati – Louis Brus. Attualmente, queste nanoparticelle possono essere ottenute attraverso molte reazioni chimiche diverse. Tuttavia, una delle vie di sintesi attualmente più apprezzate e comunemente utilizzate è un metodo brevettato dal gruppo di ricerca guidato da Moungi G. Bawendi, che consente di ottenere molecole quasi perfette. Le insolite proprietà ottiche ed elettroniche di queste nanostrutture (tra cui un elevato coefficiente di attenuazione e processi non lineari che si verificano al loro interno) offrono un ampio campo di applicazione in molti campi della scienza e della tecnologia. La migliore fotostabilità dei punti quantici ne consente l’uso efficace nella diagnostica medica. Hanno un effetto migliore e più duraturo rispetto ai comuni mezzi di contrasto, coloranti e altri indicatori. Le proprietà sopra menzionate consentono l’utilizzo di queste nanoparticelle in complessi trattamenti antitumorali. Sono in corso anche ricerche sul loro potenziale antibatterico. I punti quantici vengono utilizzati anche per emettere luce dagli schermi TV con elevata precisione dell’immagine, nonché dalle lampade a LED. Sono utilizzati anche nei dispositivi fotovoltaici e in molte altre apparecchiature. Secondo gli scienziati, i punti quantici sono il futuro dell’“elettronica flessibile” in evoluzione, dei sensori di piccole dimensioni e della crittografia quantistica.

Il Premio Nobel per la Chimica nel 2022

Nel 2022, l’Accademia reale svedese delle scienze ha deciso di assegnare il Premio Nobel per la chimica a tre persone. I vincitori di quest’anno del prestigioso premio sono Carolyn R. Bertozzi, Morten Meldal e K. Barry Sharpless. Sono stati premiati per “lo sviluppo della chimica dei clic e della chimica bioortogonale”. Karl Barry Sharpless e Morten Meldal hanno contribuito in particolare allo sviluppo della forma funzionale della chimica dei clic. Il Comitato ha sottolineato l’unicità di questo metodo, che rende possibile effettuare reazioni rapide e semplici senza sottoprodotti. Va inoltre sottolineato che Karl Barry Sharpless ha ricevuto per la seconda volta il Premio Nobel. È stato premiato per la prima volta nel 2001 per le sue ricerche utilizzate per la sintesi di farmaci cardiaci, i cosiddetti beta-bloccanti. Carolyn Ruth Bertozzi è responsabile dell’estensione del dizionario della scienza con il termine “chimica bioortogonale”. È stato utilizzato per la prima volta già nel 2003 e da allora il campo si è sviluppato in modo efficace, migliorando le nostre conoscenze sui processi che avvengono nelle cellule viventi. La “chimica del clic” viene paragonata alla costruzione di strutture con i blocchi LEGO. Utilizzando frammenti specifici di molecole, possiamo unirli per formare composti di elevata complessità e diversità. La combinazione di “blocchi chimici” relativamente semplici consente una diversità virtualmente indefinita di molecole. La chimica bioortogonale consente di monitorare i processi chimici che avvengono nelle cellule viventi senza danneggiarle. Ciò offre l’opportunità di esaminare le malattie esistenti all’interno delle cellule o negli organismi complessi. Le ricerche condotte dai vincitori del Premio Nobel di quest’anno influenzano la nostra vita quotidiana? Sì molto! I meccanismi da loro descritti possono essere applicati soprattutto in ambito farmaceutico e medico, ad esempio per rendere più efficace la produzione di farmaci. Oggi è molto spesso complicato e quindi dispendioso in termini di tempo e denaro. La chimica dei clic e la chimica bioortogonale semplificheranno processi come la canalizzazione dei farmaci antineoplastici, ma amplieranno anche le nostre conoscenze e i risultati ottenuti nei campi degli antibiotici, degli erbicidi e dei test diagnostici. Inoltre, favoriranno il progresso nella sintesi dei cosiddetti materiali intelligenti, poiché sarà facile mettere insieme i singoli elementi. Ancora oggi la chimica bioortogonale è conosciuta a livello mondiale e utilizzata per tracciare diversi processi biologici, in particolare nel campo della lotta ai tumori. La combinazione di queste nuove tecnologie ci permette di saperne di più sulle cellule e sui processi biologici. La formazione di molecole complesse collegando singoli elementi ridurrà notevolmente o eliminerà completamente la formazione di sottoprodotti.

Il Premio Nobel per la Chimica nel 2021

Nel 2021 il Comitato per il Nobel ha preso una decisione diversa dalle speculazioni diffuse secondo cui il premio sarebbe stato assegnato agli scienziati responsabili della creazione degli innovativi vaccini a RNA. Il Premio Nobel per la Chimica 2021 è andato a Benjamin List e David MacMillan. Hanno ricevuto questa distinzione per aver sviluppato la catalisi organica asimmetrica. Alcuni chiamano apertamente questo strumento per costruire molecole chimiche un’opera di genio. Inoltre, il loro metodo ha contribuito all’ulteriore sviluppo della “Chimica Verde” , che mira a mantenere l’armonia con l’ambiente naturale. La costruzione di molecole non è un mestiere facile. I vincitori del 2021 hanno creato uno strumento preciso per la costruzione molecolare, o organocatalisi. Molte aree di ricerca e industrie dipendono dalla capacità dei chimici di costruire molecole in grado di formare materiali elastici e durevoli, immagazzinare energia nelle batterie o inibire la crescita di malattie. Questo lavoro richiede catalizzatori, che sono sostanze che controllano e accelerano le reazioni chimiche. Allo stesso tempo, non fanno parte del prodotto finale. I catalizzatori sono quindi strumenti essenziali a disposizione dei chimici. Tuttavia, per molto tempo, gli scienziati hanno creduto che esistessero solo due tipi di catalizzatori: i metalli e gli enzimi. Benjamin List e David MacMillan hanno ricevuto il Premio Nobel per la Chimica 2021 perché nel 2020 hanno sviluppato un terzo tipo di catalisi. Va notato che entrambi gli scienziati hanno condotto le loro ricerche indipendentemente l’uno dall’altro. Come risultato del loro lavoro scientifico, hanno creato un’organocatalisi asimmetrica. L’idea si basa su piccole molecole organiche. Un vantaggio di questo metodo è sicuramente la sua grande semplicità. I catalizzatori organici hanno una struttura stabile costituita da atomi di carbonio. A questa catena centrale possono essere attaccati gruppi chimici più attivi. Questi gruppi contengono spesso elementi comuni, come ossigeno, azoto, zolfo o fosforo. In definitiva, tali catalizzatori non solo sono rispettosi dell’ambiente, ma i loro costi di produzione non sono sostanziali. La crescita dell’interesse per i catalizzatori organici deriva principalmente dalla loro capacità di guidare la catalisi asimmetrica. In termini più generali, quando si forma una molecola, spesso si possono creare due molecole diverse, che sono immagini speculari di se stesse. Soprattutto nell’industria farmaceutica, i chimici vogliono produrre solo una di queste forme perché in molti casi una di queste strutture ha un effetto terapeutico, mentre l’altra è altamente tossica. Lo sviluppo della catalisi organica asimmetrica contribuirà notevolmente a risolvere questo problema.

Il Premio Nobel per la Chimica nel 2020

Nel 2020 questo prestigioso premio è stato assegnato a due donne. Le vincitrici in questione sono Emmanuelle Charpentier e Jennifer A. Doudna. Le donne hanno scoperto uno degli strumenti più avanzati dell’ingegneria genetica: le forbici genetiche CRISPR/Cas9. Grazie alla loro scoperta innovativa, gli scienziati ora dispongono di uno strumento per modificare il DNA di animali, piante e microrganismi con eccezionale precisione. Questa tecnologia ha rivoluzionato le scienze naturali, contribuito alla nascita di nuove terapie antitumorali e avvicinato il sogno di curare le malattie ereditarie. Se gli scienziati vogliono scoprire qualcosa sul funzionamento interno della vita, devono modificare i geni nelle cellule. In precedenza, si trattava di un compito estremamente laborioso e dispendioso in termini di tempo. A volte era semplicemente impossibile da fare. Con le forbici genetiche CRISPR/Cas9 è possibile cambiare il codice della vita in poche settimane. Un fatto interessante è che la scoperta di queste forbici genetiche è stata inaspettata. Studiando uno dei batteri che hanno causato i maggiori danni all’umanità – Streptococcus pyogenes , Emmanuelle Charpentier ha scoperto una molecola precedentemente sconosciuta – tracrRNA, che fa parte del sistema immunitario dei batteri CRISPR/Cas, che distrugge i virus dividendone il DNA. Charpentier ha pubblicato la sua scoperta nel 2011 e pochi mesi dopo ha iniziato la sua collaborazione con Jennifer Doudna, una biochimica esperta con una grande ricchezza di conoscenze sull’RNA. Lavorando insieme, hanno creato le forbici genetiche batteriche e hanno semplificato i componenti molecolari delle forbici, in modo che siano il più facili possibile da usare. I vincitori del Premio Nobel per la Chimica hanno dimostrato che è possibile controllare le forbici genetiche in modo che taglino qualsiasi molecola di DNA scelta in un punto specifico. Hanno raggiunto questo obiettivo riprogrammando le forbici genetiche originali. Charpentier e Doudna hanno dimostrato che è facile riscrivere il codice della vita nel punto in cui viene tagliato il DNA. Da quando hanno raggiunto questo obiettivo, l’uso di CRISPR/Cas9 è esploso. Lo strumento che hanno sviluppato ha contribuito a moltissime scoperte. Gli scienziati specializzati in piante sono in grado di creare colture resistenti a muffe, parassiti o siccità. In medicina, la ricerca è in corso su nuove terapie contro il cancro. Esiste una significativa possibilità che il trattamento delle malattie ereditarie non sia più un problema. Senza dubbio, queste forbici genetiche hanno, sotto molti aspetti, inaugurato una nuova era nelle scienze naturali. La scoperta fatta da questi vincitori del Premio Nobel per la Chimica porterà grandi benefici all’umanità. Riferimenti:

1. NobelPrize.org Disponibile online: https://www.nobelprize.org/prizes/lists/all-nobel-prizes-in-chemistry/ (accesso il 27 gennaio 2022).
2. SKŁODOWSKA-CURIE MARIA – Nobel 1903 i 1911 » Polska Światu Disponibile online: https://polskaswiatu.pl/maria-sklodowska-curie-francja/?cli_action=1643457829.31 (visitato il 29 gennaio 2022).
3. Jacobus Hendricus van’t Hoff – Dipartimento di Chimica Disponibile online: https://www.chemistry.msu.edu/faculty-research/ritrattos/jacobus-hendricus-van-t-hoff/ (accesso il 29 gennaio 2022).
4. Jacobus Henricus van’t Hoff – Primo vincitore del premio Nobel (1901) Disponibile online: https://www.worldofchemicals.com/482/chemistry-articles/jacobus-henricus-vant-hoff-first-nobel-prize-winner-1901 .html (accesso effettuato il 29 gennaio 2022).
5. dzieje.pl – Historia Polski Disponibile online: https://dzieje.pl/ (accesso il 29 gennaio 2022).
6. Ciekawostki o laureatach nagrody Nobla Disponibile online: https://www.wiatrak.nl/12099/ciekawostki-o-laureatach-nagrody-nobla (accesso il 29 gennaio 2022).
7. Alfred Nobel | Biografia, invenzioni e fatti | Britannica Disponibile online: https://www.britannica.com/biography/Alfred-Nobel (accesso il 29 gennaio 2022).
8. Historialiterackiej Nagrody Nobla – kim był Alfred Nobel – blog Virtualo.pl Disponibile online: https://virtualo.pl/blog/historia-literackiej-nagrody-nobla-kim-byl-alfred-nobel-w369/ (accesso il 27 gennaio , 2022).
9. Nagroda Nobla 2015 w dziedzinie chemii | Przystanek nauka Disponibile online: https://przystaneknauka.us.edu.pl/artykul/nagroda-nobla-2015-w-dziedzinie-chemii (accesso il 29 gennaio 2022).